張拓

(中冶南方(武漢)信息技術(shù)工程有限公司　武漢 430223)

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網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在冶金企業(yè)的應(yīng)用

張拓

(中冶南方(武漢)信息技術(shù)工程有限公司武漢 430223)

摘要以某熱軋生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)例,從工程規(guī)模、系統(tǒng)配置、施工調(diào)試等方面對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在冶金行業(yè)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為類似工程項(xiàng)目提供參考。

關(guān)鍵詞冶金企業(yè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0引言

國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)建有3條無頭帶鋼熱軋生產(chǎn)線，每條無頭帶鋼生產(chǎn)線年生產(chǎn)超薄熱軋帶鋼約為200萬t。在車間生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、確保設(shè)備和人身安全，需要采用監(jiān)控系統(tǒng)對整個(gè)生產(chǎn)工藝段的關(guān)鍵部分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括連鑄、粗軋、精軋、卷取、運(yùn)輸鏈、成品庫等區(qū)域。且在每個(gè)工藝段操作室設(shè)置監(jiān)視器對所在區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視，供操作人員及時(shí)掌握生產(chǎn)狀況，保證安全生產(chǎn)。

針對目前鋼鐵企業(yè)多采用傳統(tǒng)模擬監(jiān)控模式[1]的實(shí)際情況，本系統(tǒng)采用最新的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控架構(gòu)，即由網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、防護(hù)罩、監(jiān)視器、視頻處理設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、維護(hù)終端以及電源設(shè)備等組成，視頻圖像通過專用以太網(wǎng)傳輸至主機(jī)房服務(wù)器，再通過流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至各個(gè)操作室解碼上墻。在調(diào)度室設(shè)置一套6塊的液晶拼接大屏，作為集中監(jiān)控使用。存儲(chǔ)方面采用磁盤陣列進(jìn)行集中存儲(chǔ)。每條線的監(jiān)控具體配置如表1所示。

1網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在實(shí)際應(yīng)用和施工中的優(yōu)點(diǎn)

雖然網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控現(xiàn)今已經(jīng)成為視頻監(jiān)控的主流，在許多領(lǐng)域都有不少成功應(yīng)用，但在冶金企業(yè)這種現(xiàn)場相對復(fù)雜環(huán)境下(高溫、多塵、電磁干擾大、濕度大等)的案例還不多，其在冶金工程中施工和應(yīng)用中也具備一定的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1圖像清晰[2]

在視頻監(jiān)控中, 圖像的清晰度是非常重要的指標(biāo)之一,特別是在強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)的工業(yè)領(lǐng)域，清晰的圖像便于操作人員觀察關(guān)鍵生產(chǎn)部位的細(xì)微變化。相對于模擬攝像機(jī)的逐行掃描, 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的順序掃描和像素技術(shù)有著更好更高的分辨率，能夠超越傳統(tǒng)的PAL/NTSC制式[3]的分辨率和幀速率限制，帶來極高圖像細(xì)節(jié)的高清晰度視頻。本工程采用1 080 P的三星高清攝像機(jī)，大大超出了以往模擬攝像機(jī)的分辨率，在畫面質(zhì)量上有明顯的提升，得到業(yè)主肯定。

表1　監(jiān)控布置

1.2施工方便

對于網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控來說，系統(tǒng)搭建的便利是其主要的優(yōu)勢。借助以太網(wǎng)這個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控系統(tǒng)可以更加靈活地對各個(gè)終端進(jìn)行調(diào)整。無論是增加監(jiān)控?cái)z像機(jī)還是相應(yīng)的管理終端，只要在合適的地方增裝少量的輔助處理設(shè)備即可，比如此工程中應(yīng)業(yè)主要求在成品庫增加監(jiān)控點(diǎn)，只需要成品庫操作室增加交換機(jī)接入視頻監(jiān)控專網(wǎng)，所有攝像機(jī)直接添加到網(wǎng)絡(luò)中，再增加解碼器上監(jiān)視器顯示圖像即可，而無需對原有的系統(tǒng)做出太大的改動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也比模擬系統(tǒng)減少了一些中間跳線環(huán)節(jié)，減少了故障點(diǎn)，便于排查故障，降低了系統(tǒng)維護(hù)的難度和成本。

2施工中存在的問題

2.1抗干擾能力不足

盡管數(shù)字技術(shù)的引入為傳輸與成像質(zhì)量帶來了很大改觀，線路的抗干擾能力也得到增強(qiáng)，但在施工過程中仍發(fā)現(xiàn)在某些部位干擾比較嚴(yán)重。例如在卷取機(jī)附近安裝的2套攝像頭，采用6類非屏蔽網(wǎng)線，距離不到80 m，但攝像機(jī)還是經(jīng)常掉線或卡屏，PING攝像機(jī)發(fā)現(xiàn)丟包率50%或75%，說明信號受到明顯的干擾，特別是在卷取機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，干擾最為強(qiáng)烈。為此，一方面改用光纜傳輸，提高抗干擾能力。另一方面通過增加兩套光纖收發(fā)器，由光信號轉(zhuǎn)換成電信號，最后接入以太網(wǎng)以改善信號質(zhì)量等。通過這些措施雖然解決了問題，但如果這類問題太多，無疑增加了施工工程量和工程設(shè)備費(fèi)用。

2.2畫面延時(shí)問題

在試運(yùn)行過程中，有操作人員反映有些畫面有延時(shí)，經(jīng)測試畫面延時(shí)不到1 s，屬于正常范圍以內(nèi)，一般不影響操作。但對于強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性的工業(yè)領(lǐng)域，確實(shí)是一個(gè)問題。

本工程已采用性能比高的三星1 080 P網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，提高了視頻采集和編碼能力；交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用二層架構(gòu)，接入層下行百兆，上行千兆，匯聚層光口全千兆。這樣可以最大限度降低延遲現(xiàn)象，完全滿足網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.3投資額較大

開通專用的視頻監(jiān)控以太網(wǎng)是目前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹饕Ｊ剑m然有便于擴(kuò)展，易于維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全性高等優(yōu)點(diǎn)，但這也無疑增加了整套系統(tǒng)的投資建設(shè)費(fèi)用。雖然現(xiàn)在IP攝像機(jī)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成本逐年降低，但相比模擬系統(tǒng)整體投資額度還是要高不少。特別是隨著圖像質(zhì)量的提高，對于圖像存儲(chǔ)的壓力比較大。另外網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的核心設(shè)備是服務(wù)器，承擔(dān)流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，圖像存儲(chǔ)等功能，如果核心服務(wù)器出現(xiàn)異常，整個(gè)系統(tǒng)將全部癱瘓。例如現(xiàn)場弱電機(jī)房因?yàn)榧追饺藛T誤關(guān)電源總開關(guān)，導(dǎo)致核心服務(wù)器停機(jī)，所有操作室的監(jiān)控圖像將無法顯示，影響各個(gè)工藝段的生產(chǎn)。單就這一點(diǎn)來說，模擬系統(tǒng)又有其優(yōu)勢，所有操作室可以獨(dú)立自成系統(tǒng)，只是上傳部分有影響，本地顯示的畫面正常顯示，避免了因一個(gè)設(shè)備故障而全面癱瘓的隱患。

3結(jié)語

本工程是首次在冶金工廠實(shí)施如此大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工程?？傮w上比傳統(tǒng)模擬監(jiān)控施工更加方便、快捷，布線簡單，設(shè)備簡化，降低了施工的材料量和人工成本。后期的設(shè)備安裝及調(diào)試也較模擬監(jiān)控簡單，安裝后直接登錄管理中心軟件添加進(jìn)去即可，減少了許多需要跳線的位置，所有設(shè)備都可以通過以太網(wǎng)進(jìn)行訪問，縮短了調(diào)試的時(shí)間，提高了效率，靈活性更強(qiáng)。以后可在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。

(1)在設(shè)計(jì)方面，能否充分考慮模擬和數(shù)字監(jiān)控的優(yōu)缺點(diǎn)，將兩種方式結(jié)合起來，比如在增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和改善畫面的延遲現(xiàn)象時(shí)，對于某些側(cè)重畫面實(shí)時(shí)性而非清晰度時(shí)，可以采用模擬攝像機(jī)一方面在本地顯示，另一方面通過視頻分配器和編碼器上傳到整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)，這樣既保證了IP網(wǎng)絡(luò)的完整性，又可以相對獨(dú)立地本地顯示，不受服務(wù)器的影響，亦解決了畫面延遲的問題。

(2)在施工方面，考慮到網(wǎng)絡(luò)布線的局限性，以太網(wǎng)網(wǎng)線不能超過100 m，且要避開廠房內(nèi)大型電機(jī)、強(qiáng)電電纜，應(yīng)選用六類雙屏蔽網(wǎng)線，需要在弱電橋架層敷設(shè)，實(shí)在避讓不開應(yīng)配鋼管單獨(dú)敷設(shè)。距離太長就必須使用光纜，防止信號過度衰減。

未來網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控仍將是發(fā)展趨勢，一是集中監(jiān)控替代傳統(tǒng)的分散和孤立監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)正是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的橋梁；二是智能化后臺(tái)應(yīng)用。

本文僅從工程實(shí)例的角度對針對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在冶金工廠這一特定場所的施工和使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了歸納和一定深度的探討，以便在以后的工程中吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，不斷優(yōu)化。也希望隨著視頻分析技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)庫、人工智能技術(shù)的發(fā)展，能不斷將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控引入冶金行業(yè)，提供更加完善的解決方案，滿足工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)需要。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣學(xué)明，尹劍，田振松.全廠數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃和實(shí)施[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011(5):40,43.

[2]張蘅.關(guān)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用[J].考試周刊，2007(4):133-134.

[3]劉沂.數(shù)據(jù)壓縮與傳輸技術(shù)在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控中的應(yīng)用[J].天津冶金，2011(2):34-36.

Application of Network Video Monitoring System in the Field of Metallurgy

ZHANG Tuo

(WISDRI(Wuhan)InformatologyEngineeringCo.,Ltd.Wuhan430223)

AbstractTaking the network monitoring system design of a certain hot rolling line as an example, this article, based on the engineering scale, system disposition, construction commissioning, discusses the advantages and disadvantages of network monitoring in metallurgical industry, and provides references for similar engineering projects.

Key Wordsmetallurgical enterprisenetwork monitoringsystem design

(收稿日期：2015-04-30)

作者簡介張拓，男，1984年生，碩士，工程師，主要從事弱電系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計(jì)工作。